Клапанов топливных паров спортаж 1
Современный диагностический участок немыслим без газоанализатора. К сожалению, даже среди профессионалов автосервиса бытует мнение, что этот прибор необходим для регулировки СО перед техосмотром или в угоду "зеленым". Это не так. Можно с уверенностью утверждать, что газоанализатор - один из основных инструментов диагноста. Как врачу для постановки диагноза необходимы анализы пациента, так и мастеру нужны данные "анализа", чтобы выявить "болячки" двигателя, ведь состав выхлопных газов напрямую зависит от его состояния.
Бесспорно, на современном диагностическом участке необходим только четырехкомпонентны й газоанализатор с расчетом параметра лямбда. Двухкомпонентные приборы пригодны только для регулировки карбюраторов. Какую фирму-производителя предпочесть - зависит в основном от финансовых возможностей автосервиса и большой роли не играет.
Попробуем разобраться, какую информацию можно извлечь из состава выхлопных газов.
Прежде всего вспомним из школьного курса состав атмосферного воздуха, это потребуется для правильного понимания сути происходящего.
Азот ______ _______________________78%
Кислород ______________ ___________20.95%
Аргон__________________ __________0.93%
Углекислый газ (СО2)_______________0.03%
Остальные газы, в основном инертные, присутствуют в малых количествах, и в нашем случае значения не имеют, как, впрочем, и аргон. Цифры, очень близкие к приведенным, можно увидеть на табло газоанализатора, если включить его на "свежем воздухе".
Итак, в цилиндрах двигателя сгорает горючая смесь. Реакция окисления углеводородов топлива происходит по следующей схеме:
СН + О2 => СО2 + Н2О.
Состав смеси принято оценивать коэффициентом избытка воздуха "лямбда&quo t;. Он представляет собой отношение реального количества воздуха, поступившего в цилиндры, к тому количеству, которое необходимо для полного сгорания поступившего в цилиндры топлива. Смеси, в которых количество воздуха совпадает с теоретически необходимым, называются стехиометрическими. Лямбда в этом случае равна 1. Если количество воздуха больше необходимого, то смесь принято называть бедной, и лямбда находится в диапазоне 1.0. 1.3. Более бедная смесь перестает воспламеняться. Если же воздуха меньше необходимого, то смесь называют богатой. Такая смесь характеризуется значением лямбда 0.8. 1.0.
Казалось бы, при сгорании стехиометрической смеси выхлопные газы должны состоять из углекислого газа СО2, водяного пара Н2О и азота N2. На деле не все так просто. Под действием высокой температуры в цилиндре двигателя азот и кислород вступают в реакцию, в результате которой образуются оксиды азота, в основном NО. Кроме того, в отработавших газах (ОГ) всегда содержатся углеводороды, обозначаемые обычно СН. Они представляют собой исходные или распавшиеся молекулы топлива, которые не принимали участия в сгорании. Часть СН выбрасывается в результате того, что на тактах впуска и сжатия горючей смеси пары топлива поглощаются масляной пленкой на стенках цилиндров. На такте выпуска происходит их выделение из пленки.
Кроме этого, в ОГ обязательно присутствует продукт неполного сгорания топлива - оксид углерода СО (угарный газ). И, конечно же, неизбежно остается не вступивший в реакцию кислород. Поэтому состав отработавших газов исправного инжекторного двигателя при смеси, близкой к стехиометрической, выглядит так:
Значения параметров на фото близки к типичным, но далеко не эталонные.
Если взглянуть на схему реакции, то становится вполне очевидным, что оптимальное сгорание горючей смеси характеризуется максимальным выделением углекислого газа СО2. Грубо говоря, чем качественнее сгорает топливо в конкретном двигателе (а каждый двигатель по большому счету - индивидуальность ), тем больше СО2 в составе ОГ, и это один из критериев, которыми можно воспользоваться при регулировке топливоподачи.
Как же извлечь из данных газоанализа необходимую информацию? Прежде всего, газоанализатор не укажет на неисправный датчик, но с его помощью можно определить направление поиска. Рассмотрим это на примерах.
Бедная смесь. Этот режим характеризуется низким содержанием СО, пониженным СО2, повышенным - кислорода и СН. Расчетный параметр лямбда окажется больше единицы. Причины такого дефекта применительно к инжекторным двигателям - подсос воздуха во впускной тракт, низкое давление топлива, неверные показания ДМРВ, неверная регулировка топливоподачи. Искать конкретную причину необходимо уже с помощью других приборов. Бедную смесь нельзя путать со следующим дефектом.
Негерметичность выхлопной системы. Представим себе, что имеет место неплотное соединение или трещина. Что при этом происходит? Через неплотность подсасывается атмосферный воздух и, смешиваясь с отработавшими газами, изменяет их состав. У начинающих может возникнуть вопрос - почему воздух подсасывается, вроде бы должно быть наоборот. Дело в том, что перемещение газов в выхлопном тракте носит волновой характер, и зоны давления чередуются с зонами разрежения. Именно в зону разрежения и подсасывается воздух. А теперь вспомним состав атмосферы. Даже если подсос незначителен, то содержание О2 в ОГ увеличится очень сильно! Ведь в воздухе его почти 21%, а в ОГ около 1%. В то же время СО2 в воздухе мало, и количество этого газа в составе ОГ изменится не так значительно. То же можно сказать и про СО и СН. Итак, необходимо различать бедную смесь и подсос воздуха в выпускной тракт. Во втором случае имеет место неестественно высокие значения О2 и лямбда:
Достаточно низкое содержание СН говорит о том, что топливо сгорает хорошо, и СО вроде бы в норме, но очень много кислорода, и, соответственно, высокое значение лямбда. Снимок сделан на автомобиле, у которого преднамеренно был ослаблен хомут глушителя. Добавлю еще, что подобный дефект с помощью двухкомпонентного газоанализатора обнаружить попросту невозможно.
Богатая смесь. В этом случае газоанализатор покажет высокое содержание СО, повышенное СН, пониженное СО2, О2, и лямбда меньше единицы. Причин много - неверные показания ДМРВ (чаще всего), повышенное давление топлива, неверный сигнал ДТОЖ, а также бензин в масле, статью о котором следует читать вместе с этой, чтобы сложилось полное понимание происходящего. Говоря о повышенном содержании СН, следует понимать величину до 300..500 ррm, такое значение обычно сопровождает богатую смесь. Если же оно значительно выше, причем признаки богатой смеси могут и отсутствовать, то это уже проявление следующего дефекта.
Высокое содержание СН. Мы уже говорили о том, какими путями СН появляется в отработавших газах. Нормальное значение этого параметра - 50..200 ррm. Если на табло прибора мы видим СН, равный 300..400 и более, это повод искать причину, по которой бензин попросту не сгорает, другими словами, имеют место пропуски вспышек. Не "пропуски искры", как иногда выражаются, а именно вспышек. А вот причин этих пропусков много. Изношенные или неисправные свечи, высоковольтные провода, дефектный модуль зажигания, не отрегулированные клапаны, пониженная компрессия, неисправная (забитая) форсунка. Причем все это - как в одном, так и в нескольких цилиндрах. Еще одна причина повышенного содержания в ОГ паров топлива - неплотный или начинающий прогорать выпускной клапан. В этом случае на такте сжатия часть топливного заряда попросту выталкивается в выпускной тракт. Двигатель при этом может работать вполне нормально, и остальные параметры газоанализа будут в норме. На фото ниже приведен пример параметров выхлопа двигателя, имеющего дефектные свечи.
Все остальные системы заведомо в полном порядке. Проанализируем полученные данные. Повышенное содержание в ОГ паров топлива говорит о том, что последнее попросту не сгорает. Далее. СО понижено, и его значение позволяет сделать вывод, что богатая смесь не имеет места. Высокое содержание кислорода вкупе с высоким же СН позволяет сделать предположение о пропусках. Откуда кислород? Да из тех же цилиндров, которые при пропусках просто выплевывают атмосферный воздух, смешанный с бензином. СО2 понижено, что тоже говорит о ненормальном сгорании. Ну и лямбда - прибор рассчитывает ее, исходя в том числе и из содержания кислорода. Именно пропуски вспышек и наблюдались на данном двигателе, и они хорошо слышны у среза выхлопной трубы.
Датчик кислорода. То, что автомобиль оснащен ДК и катализатором, не избавляет, как ни странно, от применения газоанализатора . Полноценная диагностика включает в себя проверку правильного функционирования системы управления двигателем, даже если последняя не предоставляет возможности что-то отрегулировать. Итак, Евро2. Вставляем зонд прибора в трубу, ждем. Если все в порядке, то будет что-то похожее:
Что мы видим? Видим, что катализатор свое дело знает, полноценно "дожигает" ОГ до гораздо более безобидного состояния. СО - ниже предела измерения, совсем мало СН. Зато значение СО2 близко к максимальному, и очень мало кислорода, ибо весь ушел на превращение СО и СН в безвредные СО2 и Н2О. Ну и лямбда почти в идеале. Здесь мы не увидим оксидов азота, но нужно знать, что в катализаторе эти оксиды, весьма вредные для здоровья и окружающей среды, восстанавливаются до чистого азота и уже не портят экологическую обстановку.
Приведу еще пример. На фото ниже показан состав ОГ двигателя с полностью неработающей форсункой (бывает и такое). Полная дисгармония, огромное содержание кислорода и отсюда запредельная лямбда.
Данная система предназначена для улавливания паров бензина в топливном баке, в камере дроссельной заслонки и всасывающем коллекторе, тем самым предотвращая их попадание в атмосферу в виде углеводородов.
Система состоит из бачка с поглотителем (активированным углем), трубопроводов, соединяющих поглотитель с топливным баком, термопневмоклапана и контрольного клапана.
На неработающем двигателе пары бензина попадают в поглотитель из бака и камеры дроссельной заслонки, где происходит их поглощение. При запуске двигателя бачок с поглотителем продувается потоком воздуха, всасываемого двигателем, пары увлекаются этим потоком и дожигаются в камере сгорания.
Бачок оборудован тремя шариковыми клапанами, собранными в едином корпусе. В зависимости от режима работы двигателя и давления в топливном баке шариковые клапаны соединяют или разъединяют бак с термопневмоклапаном (который включен последовательно с камерой дроссельной заслонки).
Все рассматриваемые в настоящем Руководстве модели оборудованы электронной системой распределенного впрыска топлива (SFI). За счет использования в системе управления новейших технологических решений SFI обеспечивает оптимизацию компоновки воздушно-топливной смеси при любых условиях эксплуатации двигателя.
Топливо в системе питания находится под постоянным давлением и через инжекторы впрыскивается во впускные порты каждого из цилиндров двигателя. Дозировка подачи топлива осуществляется путем управления временем открывания электромагнитных клапанов инжекторов в соответствии с количеством нагнетаемого в двигатель воздуха, определяемым конкретными условиями функционирования. Продолжительность открывания инжекторов определяется параметрами формируемых модулем управления (ECM) электрических импульсов, что позволяет осуществлять весьма точную дозировку компонентов горючей смеси.
ECM определяет требуемую продолжительность времени открывания инжекторов на основании анализа непрерывно поступающих от информационных датчиков данных о количестве всасываемого в двигатель воздуха - термоанемометрический датчик измерения массы воздуха (MAF), текущих оборотах двигателя - датчик положения коленчатого вала (CKP), и положении дроссельных заслонок - TPS.
Помимо перечисленных функций система распределенного впрыска топлива осуществляет также контроль токсичности отработавших газов, оптимизацию соотношения расход топлива/эффективность отдачи двигателя, а также обеспечивает адекватные стартовые параметры и прогрев двигателя в холодную погоду, исходя из данных о температурах охлаждающей жидкости (датчик ECT) и всасываемого воздуха (датчик IAT).
Система подачи воздуха
Впускной воздушный тракт
Впускной воздушный тракт состоит из воздухозаборника, двух резонаторных камер, сборки воздухоочистителя и соединяющим его с корпусом дросселя воздуховодом. Первый резонатор помещается выше воздухоочистителя по потоку, при помощи отводного шланга соединен с задней частью воздухозаборника и эффективно способствует снижению уровня шумового фона, возникающего при всасывании воздуха в двигатель. Вторая резонаторная камера подключена к воздуховоду впускного воздушного тракта непосредственно впереди корпуса дросселя.
Конструкция впускного воздушного тракта бензинового двигателя
1 - Датчик MAF; 2 - Воздухоочиститель; 3 - Верхнепоточная резонаторная камера; 4 - Корпус дросселя со встроенным TPS; 5 - Воздухораспределитель; 6 - Клапан IAC; 7 - TPS; 8 - Отводной патрубок нижнепоточной резонаторной камеры
Прогоняемый через воздухоочиститель воздух поступает в корпус дросселя, откуда, в определяемом положением дроссельных заслонок (датчик TPS) количестве, по впускному трубопроводу подается к впускным портам цилиндров двигателя, где смешивается с впрыскиваемым через инжекторы топливом, формируя горючую смесь. Стабильность оборотов холостого хода обеспечивается за счет перепускания части воздушной массы в обход корпуса дросселя непосредственно во впускной трубопровод. Контроль количества перепускаемого воздуха осуществляется ECM посредством управления функционированием специального перепускного клапана стабилизации оборотов холостого хода (IAC).
Датчик температуры всасываемого воздуха (IAT)
Датчик IAT установлен на сборке воздухоочистителя и служит для измерения температуры всасываемого в двигатель воздуха. В основу конструкции датчика положен термистор, сопротивление которого обратно пропорционально температуре чувствительного элемента. Отслеживаемые датчиком параметры преобразуются в электрические сигналы и передаются на ECM, осуществляющий управление компоновкой воздушно-топливной смеси, а также моментами впрыска и воспламенения.
Датчик измерения массы воздуха (MAF)
Термоанемометрический датчик MAF установлен во впускном воздушном тракте непосредственно позади воздухоочистителя и выступает в качестве источника информации, поставляющего ECM данные о количестве всасываемого в двигатель воздуха. На основании анализа поступающей от датчика информации ECM осуществляет компоновку воздушно-топливной смеси.
Корпус дросселя
Помещенные в корпус дросселя заслонки управляются от педали газа, в соответствии с положением которой, в большей или меньшей степени перекрывают проходные дроссельные отверстия, что позволяет регулировать расход поступающего в камеры сгорания двигателя воздуха. На холостых оборотах, когда педаль газа полностью отпущена, заслонки практически полностью перекрывают дроссель и основная масса воздуха (более половины) поступает во впускной трубопровод через специальный электромагнитный клапан стабилизации оборотов холостого хода (IAC) в обход корпуса дросселя. Использование клапана IAC позволяет также осуществлять контроль стабильности оборотов холостого хода вне зависимости от изменений текущей нагрузки на двигатель (например, при включении кондиционера воздуха или других энергоемких потребителей).
Конструкция корпуса дросселя
Датчик положения дроссельных заслонок (TPS)
TPS устанавливается на корпусе дросселя и механически соединен с осью дроссельных заслонок. Датчик вырабатывает и посылает ECM сигнальное напряжение, величина которого прямо пропорциональна степени открывания заслонок. Закрытому и открытому положениям заслонок соответствуют четко определенные значения напряжения.
Примечание. ECM наделен интеллектуальными способностями, позволяющими ему компенсировать неизбежные временн ые изменения рабочих характеристик датчика при привязке их к положению дроссельной заслонки.
Электромагнитный клапан стабилизации оборотов холостого хода (IAC)
Клапан IAC включен во впускной воздушный тракт впереди корпуса дросселя и осуществляет управление величиной расхода воздуха, перепускаемого в обход последнего при работе двигателя на холостых оборотах. Клапан срабатывает по сигналам ECM, позволяя последнему поддерживать обороты холостого хода двигателя на заданном уровне.
Конструкция клапана IAC
Система подачи топлива
Общие сведения
Помещенный в бензобак погружной топливный насос обеспечивает подачу горючего под давлением к каждому из инжекторов топливной магистрали. Бензин подается от насоса к инжекторам по топливному тракту с включенным в него фильтром тонкой очистки. Специальный регулятор поддерживает давление топлива в магистрали на заданном оптимальном уровне. Через инжекторы топливо в необходимом количестве впрыскивается непосредственно в камеры сгорания каждого из цилиндров двигателя, где смешивается с воздухом и образует горючую смесь. Количество топлива и момент впрыска вычисляются модулем управления. Избыток горючего по возвратной линии поступает обратно в топливный бак.
Схема организации системы подачи топлива
1 - Контрольно-запорный клапан; 2 - Отделитель топливных испарений; 3 - Возвратный бензопровод; 4 - Линия подачи топлива; 5 - Фильтр тонкой очистки; 6 - Топливные инжекторы; 7 - Регулятор давления топлива; 8 - Сборка топливного насоса; 9 - Демпфер пульсаций давления; 10 - Топливный бак; 11 - Крышка заливной горловины; 12 - Рычаг отпускания защелки замка крышки лючка доступа к заливной горловине (на центральной консоли, справа от водительского сиденья); 13 - Заливная горловина топливного бака; 14 - Топливный насос; 15 - Оснащенный сетчатым фильтром топливозаборник; 16 - Датчик запаса топлива
Топливный бак
Изготовленный из штампованной стали топливный бак объемом 60 л установлен под автомобилем, непосредственно перед задним мостом под сборкой заднего сиденья.
Бак оснащен защитным экраном, предохраняющим его от ударов камнями, и крепится под днищем автомобиля при помощи пяти болтов.
Конфигурация рабочего объема бака выбрана таким образом, чтобы топливозаборник бензонасоса оставался в погруженном положении при любом уровне заполнения бака, даже во время резкого маневрирования.
В заливную горловину бака встроен специальный односторонний клапан, предотвращающий проникновение топлива из рабочего объема бака обратно в горловину при движении по бездорожью и резком маневрировании.
Помните, что правильное (до срабатывания трещотки храповика) затягивание крышки заливной горловины является гарантией поддержания требуемого избыточного давления в топливном тракте.
Не забывайте время от времени загонять автомобиль на эстакаду и внимательно осматривать топливный бак и подведенные к нему линии на предмет выявления механических повреждений.
Топливный насос
Топливный насос объединен в единую сборку с датчиком запаса топлива. Насос имеет роторную конструкцию и помещен внутрь топливного бака, что позволяет в существенной мере снизить уровень производимого им при работе шумового фона.
Управление функционированием топливного насоса осуществляет ECM. При выработке модулем управления соответствующей команды происходит активация реле топливного насоса, после чего электромотор начинает вращаться, приводя в движение ротор насосной сборки. Засасываемое через сетчатый фильтр топливозаборника горючее по соединительным линиям поступает в топливную магистраль и под напором подается на инжекторы. Накачанное насосом давление в топливном тракте поддерживается на постоянном уровне при помощи специального регулятора. С целью предотвращения падения давления топлива при отключении бензонасоса в насосную сборку включен специальный запорный клапан.
Избыток топлива по возвратной линии отводится обратно в топливный бак.
Регулятор давления топлива
Регулятор давления установлен с подведенного к инжекторам конца линии подачи топлива и состоит из двух разделенных диафрагмой камер: топливной и пружинной. Топливная камера соединена с линией подачи топлива, пружинная - с впускным трубопроводом. При увеличении глубины разрежения во впускном трубопроводе оттягивание диафрагмы приводит к открыванию подведенной к топливной камере регулятора возвратной линии, - в результате давление в топливной магистрали снижается. Снижение глубины разрежения в трубопроводе приводит к отжиманию диафрагмы пружиной и увеличению подающего давления. Описанный механизм позволяет поддерживать разницу между давлением впрыска и разрежением во впускном трубопроводе на постоянном уровне, составляющем 290 кПа.
Топливные инжекторы
В системе распределенного впрыска используются инжекторы с верхней подачей топлива. Схема подключения инжекторов обеспечивает охлаждение их потоком топлива. Инжекторы такой конструкции отличаются компактными размерами, высокой термостойкостью, пониженным шумовым фоном и простотой в обслуживании.
Продолжительность открывания электромагнитного игольчатого клапана инжектора определяется длиной вырабатываемого ECM управляющего импульса. Ввиду того, что сечение сопла инжектора, величина открывания клапана и давление подачи топлива поддерживаются постоянными, количество впрыскиваемого в камеру сгорания топлива определяется исключительно продолжительностью времени открывания, соответствующего длине управляющего импульса.
Датчик запаса топлива
Датчик объединен в единую сборку с топливным насосом и состоит из закрепленного на рычаге поплавка и потенциометра.
Изменение уровня топлива отслеживается потенциометром по положению поплавка, соответствующее показание выводится на вмонтированный в комбинацию приборов измеритель.
Соединительные линии топливного тракта
Подача горючего от бензонасоса к топливной магистрали и возврат его в топливный бак осуществляется по металлическим трубками и шлангам линий подачи и возврата топлива. Линии посредством фиксаторов крепятся к днищу автомобиля. И должны регулярно проверяться на наличие механических повреждений.
Помимо подающего и возвратного бензопроводов к числу соединительных линий тракта системы питания следует также отнести линии отвода топливных испарений, по которым скапливающиеся в топливном баке во время стоянки пары топлива отводятся в специальный помещающийся в двигательном отсеке угольный адсорбер. При выжимании педали газа после прогрева двигателя до нормальной рабочей температуры по команде ECM осуществляется продувка адсорбера с выводом скопившегося в нем топлива во впускной трубопровод с последующим сжиганием его в нормальном рабочем цикле двигателя.
Фильтр тонкой очистки
Фильтр тонкой очистки включен в состав линии подачи топлива.
Корпус топливного фильтра способен выдерживать достаточно высокие температурные, вибрационные и ударные нагрузки. Внутрь корпуса вложен бумажный фильтрующий элемент, обеспечивающий очистку подаваемого в топливную магистраль горючего от посторонних частиц, не улавливаемых сеткой топливозаборника бензонасоса и способных вывести из строя инжекторы.
Прошу прощения, задержался с ответом. Сегодня всю ночь провел "в обнимку с автомобилем", с утра отсыпался. Пардон, ребята ввел вас немного в заблуждение. В машине нашелся еще один косяк, на клапан дожига паров топлива не приходил сигнал от ЭБУ, проводка подгнила. Поэтому на нем сигнал не менялся. Теперь более менее становится понятно, с чем это обогащение связано. Происходит это так.
Клапан дожига щелкает и на ДК идет синусоида все 3 минуты. Потом увеличивается время впрыска, ДК уходит в богато, и через несколько милисек отрубается клапан дожига, но ДК так и остается в "богато", держится это состояние примерно минуту, потом опять клапан дожига начинает щелкать, и через несколько милисекунд ЭБУ уменьшает время впрыска, что влечет переход ДК в синусоиду. Подозреваю, что система дожига не герметична, и не "сосет" пары топлива. Поэтому ЭБУ сходит с ума, не видя реакции (обеднения) на отключение этой системы. Я на верном пути?
Отвечу на вопросы:
1). На подсос (как и на открытие клапана рециркуляции ОГ), система реагирует нормально, ДК уходит в "бедно", и ЭБУ начинает увеличивать время впрыска.
2). ДК у меня 3-х контактный (2 подогрева, 1 сигнал).
3). ДК менять действительно нет смысла, он очень даже рабочий, время реакции в пределах одного-двух оборота КВ.
4). Бензина в масле нет, наоборот масло ниже уровня было изначально.
Читайте также: